VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMATIZACE A INFORMATIKY FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMATION AND COMPUTER SCIENCE
SESTAVENÍ SOUBORU MULTIMEDIALNÍCH INTERAKTIVNÍCH SCHÉMAT HYDROMOTORŮ TITLE
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
ALEŠ JANOVEC
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2007
ING. STANISLAV VĚCHET, PH.D.
Strana 3
Strana 5
Strana 7
ABSTRAKT Cílem práce je vytvoření interaktivních schémat hydromotorů pro doplnění a zkvalitnění výuky předmětu prostředky automatického řízení – tekutinové. Popsání problematiky tekutinových prostředků a vybrání vhodných prvků pro multimediální prezentaci na internetu, realizovanou v prostředí programu Flash.
ABSTRACT This thesis is of baccalaureate work deals with the creation of interactive schematics of fluid motor for completion and improvin the quality of subject The resourses of automatic proceedings - liquidity. There is the description of problems of fluidity instruments and there is the selection of acceptable elements for the multimedia presence to the internet are realized by the programme, it´s called Flash.
KLÍČOVÁ SLOVA Hydromotory, flash animace.
KEYWORDS Hydraulic motors, flash animation.
Strana 9
Obsah: Zadání závěrečné práce.........................................................................................3 Licenční smlouva....................................................................................................5 Abstrakt..................................................................................................................7 Úvod.......................................................................................................................11
1 1.1 1.2 1.3 1.4
2
Základní vlastnosti hydraulických motorů........................................................15 2.1 2.2
3
Historie a vývoj hydrauliky........................................................................ .................11 Výhody hydraulických mechanismů................................................ ...........................11 Nevýhody hydraulických mechanismů..................................................................... ...12 Rozdělení hydraulických mechanismů dle využívané energie................................ .....12 Základní parametry hydromotorů..................................................................... ...........15 Používané kapaliny v hydraulických mechanismech a jejich vlastnosti......................16
Rotační hydromotory...........................................................................................17 3.1 Zubové hydromotory...........................................................................................17 3.1.1 Zubové hydromotory s vnějším ozubením..........................................................17 3.1.2 Zubové hydromotory s vnitřním ozubením.........................................................18 3.2 Lamelové hydromotory........................................................................................18 3.2.1 Lamelové hydromotory s nevyváženým rotorem................................................19 3.2.2 Lamelové hydromotory s vyváženým rotorem....................................................19 3.2.3 Lamelové hydromotory s lamelami ve statoru....................................................19 3.3 Šroubové hydromotory........................................................................................19 3.4 Pístové hydromotory............................................................................................20 3.4.1 Axiální pístové hydromotory...............................................................................20 3.4.2 Radiální pístové hydromotory.............................................................................21 4 Přímočaré hydromotory......................................................................................23 4.1 Rozdělení a provedení přímočarých hydromotorů..............................................23 4.1.1 Přímočaré hydromotory s jednostrannou pístnicí................................................23 4.1.2 Přímočaré hydromotory s oboustrannou pístnicí.................................................23 4.1.3 Přímočaré hydromotory několikastupňové..........................................................24 4.1.4 Přímočaré hydromotory bezpístnicové (rodless).................................................25 4.2 Popis hlavních částí přímočarých hydromotorů..................................................26 4.2.1 Víka a spojení vík s válcem.................................................................................26 4.3 Způsoby upěvnění přímočarých motorů..............................................................27 4.4 Těsnění v přímočarých hydromotorech...............................................................27 4.5 Tlumení na koncích zdvihu..................................................................................28 5 Hydromotory s kyvným pohybem......................................................................29 5.1 Lamelové a měchové hydromotory s kyvným pohybem.....................................29 5.2 Hydromotory s mechanickým převodem.............................................................29 6 Flash......................................................................................................................31 6.1 Popis programu a jeho použití.............................................................................31 6.1.1 Výhody a nevýhody.............................................................................................31 6.2 Základní vlastnosti a prvky programu Macromedia Flash..................................31 6.2.1 Vrstvy...................................................................................................................32 6.2.2 Objekty a symboly...............................................................................................32 6.3 Tvorba aminací v programu Macromedia Flash..................................................33 6.3.1 Časová osa...........................................................................................................33 6.3.2 Tvorba animace snímek po snímku.....................................................................34 6.3.3 Tweening..............................................................................................................34
Strana 10
6.3.4 Motion tweening..................................................................................................34 6.3.5 Shape tweening....................................................................................................35 6.3.6 Masky...................................................................................................................36 6.4 Tvorba prezentace hydromotorů..........................................................................36 6.4.1 Vytvoření animací jednotlivých hydromotorů.....................................................36 6.4.2 Vytvoření jednoduchého ovládání hydromotorů..................................................41 6.4.3 Webová prezentace hydromotorů........................................................................42 7 Závěr......................................................................................................................45 Seznam použité literatury....................................................................................47
Strana 11
1
ÚVOD
Úkolem této bakalářské práce je vytvoření jednoduchých interaktivních animací, které budou sloužit ke znázornění činnosti hydromotorů v předmětu prostředky automatického řízení - tekutinové. Prvním krokem je důkladné nastudování hydromotorů a dalších částí hydraulických mechanismů, které přímo souvisí s jejich činností. To se týká především konstrukčního provedení jednotlivých typů, dále jejich základních vlastností, vhodnosti použití atd. Ještě předtím je však třeba uvést v čem se skrývají nesporné výhody hydraulických mechanismů, ale zároveň je nutné pozastavit se i nad nevýhodami. Pro vytvoření představy o vývoji těchto hydraulických prvků je nastíněna i historie a první kroky k využití tak mocného nástroje jakým jistě energie přenášená kapalinou je. V neposlední řadě je třeba nahlédnout i do vedlejších, nikoliv však méně významných, oblastí zabývajících se např. vlastnostmi jednotlivých kapalin, používaných v hydraulických mechanismech. Druhou fází úkolu je seznámení s programem pro tvorbu animaci, kterým je dnes hojně využívaný Macromédia Flash. Úvodní přehled základních vlastností a prvků tohoto programu je následován popsáním jednotlivých funkcí a postupů, které jsou nejčastěji využívány při tvorbě animací. Poslední částí bakalářské práce je popis postupu tvorby konkrétních animací hydromotoru a následná realizace jejich prezentace na internetu. 1.1
Historie a vývoj hydrauliky
S přibývajícími úkoly zejména v oboru mechanizace a automatizace, nabývají na stále větší důležitosti hydraulické mechanismy jako jeden z prostředků, pomáhajících tyto úkoly řešit. Zatím co první hydraulický lis, využívající poznatku o rovnoměrném šíření tlaku v kapalinách všemi směry (Pascalův zákon, 1645), byl sestrojen již roku 1795, bylo hydraulického pohonu v obráběcích strojích použito prvně až roku 1882. Jako první případ byl řešen pohyb stolu hoblovky, tedy případ, který je z pohledu dynamiky hydraulických pohonů jeden z nejnáročnějších. Širší uplatnění našly však až po roce 1920. [2] Nejvíce přispělo k jejich rozšíření spojení hydraulických obvodů s elektrickými, po případě elektronickými obvody. V těchto elektrohydraulických obvodech přejímá řídící funkci elektrický obvod a vlastní pohyby jsou vykonávány hydraulickými motory. Toto spojení umožnilo zvýšení rychlosti působení, které vede ke zkrácení vedlejších časů. V zahraniční literatuře se často setkáváme s výstižným obrazným přirovnáním „elektrický obvod – nerv, hydraulický obvod – sval“. Hydraulika pronikla do velké části strojů nejen v průmyslu, ale i v dopravě, manipulaci a materiálem, ve stavebnictví a zemědělství. Její vývoj se nezastavil a s rozvojem řídící techniky má stále vzestupnou tendenci. 1.2
Výhody hydraulických mechanismů
K značnému rozšíření hydraulických pohonů v obráběcích strojích vedly některé vlastnosti, které dnes činí tyto pohony mnohdy nepostradatelnými. K jejich výhodám patří: 1. možnost dosáhnout značných silových převodů jednoduchými mechanickými prostředky, 2. snadný rozvod energie i na málo přístupná místa, 3. snadné řízení parametrů (otáčky, tlak, průtok, rychlost, moment, výkon), 4. jednoduchá změna směru pohybu (reverzace), 5. snadné pojištění proti přetížení (např. zařazením pojistných ventilů do obvodu), 6. jednoduché blokování pohybu, důležité pro automatické cykly, 7. váhově i rozměrově jsou lehčí než elektrické pohony a převody o stejném výkonu, 8. všechny součásti se pohybují v tlakovém oleji což zabezpečuje dobré mazání, 9. velmi klidný chod,
Strana 12 10. odvod tepla pracovní kapalinou, 11. malá citlivost na přetížení (hydromotor může být při plném zatížení zastaven bez jeho poškození na libovolně dlouhou dobu). [1] 1.3
Nevýhody hydraulických mechanismů Jako nevýhody hydraulických mechanismů lze uvést: 1. nezanedbatelné ztráty při přenosu energie – nižší účinnost než u mechanického přenosu energie, 2. citlivost na nečistoty, 3. velké nároky na přesnost geometrických tvarů součástí a na minimální vůle mezi vzájemně se pohybujícími součástmi, 4. závislost vlastností mechanismů na vlastnostech kapaliny, 5. hořlavost a chemické vlastnosti kapalin, které mohou být za určitých okolností příčinou požárů nebo znehodnocení půdy (např. při porušení hydraulického vedení kapaliny u dopravních, stavebních či zemědělských strojů).
1.4
Rozdělení hydraulických mechanismů dle využívané energie Z hlediska využité energie můžeme hydraulické mechanismy rozdělit do dvou skupin: 1. hydrodynamické, 2. hydrostatické.
Hydrodynamické pohony jsou takové, ve kterých se využívá k dosažení pohybu nebo k přenosu momentů změny kinetické energie kapaliny. Hydrostatický tlak zůstává při tom v celém systému téměř konstantní a poměrně malý. Svým působením jsou hydrodynamické pohony obdobou vodních turbín a odstředivých čerpadel. Hodí se pro přenos velkých kroutících momentů (např. spojky automobilů, motorových železničních vozů, hoblovek atd.). [1] Hydrostatický pohon využívá k dosažení pohybu nebo k přenosu momentů tlakové energie kapaliny. Jeho funkce je založena na poznatku o rovnoměrném šíření tlaku v kapalinách všemi směry. Kinetická energie je při tom zanedbatelně malá a zůstává v celém systému téměř konstantní.Tento typ pohonů je značně rozšířen a dělí se v zásadě do dvou skupin: 1. hydrostatický pohon s přímočarým pohybem, 2. hydrostatický pohon s otáčivým pohybem. Vzhledem ke svému významu a využití bude nadále pojednáváno pouze o mechanismech využívajících hydrostatickou energii. Příklad jejich možného použití je ukázán na následujících obrázcích.
1 Úvod
Strana 13
Obr. 1 Použití hydraulického mechanismu k ovládání manipulačního zařízení.
Obr. 2 Hydraulický mechanismus zajišťující pohyby pracovních částí stroje.
Strana 15
2
ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI HYDRAULICKÝCH MOTORŮ
Hydromotory jsou z hlediska přenosu energie výstupním prvkem hydraulického mechanismu a v porovnání s hydrogenerátory plní inverzní funkci. Do vstupního kanálu se přivádí kapalina s potřebným průtokem a tlakem. V pracovním prostoru hydromotoru se pak tato přivedená energie převádí ze sloupce kapaliny na tuhé části, tj. na hřídel u rotačního hydromotoru, popř. na píst u přímočarého hydromotoru. Výstupními veličinami jsou pak buď moment a otáčky, nebo síla a rychlost. Podle druhu pohybu, který koná výstupní člen, se tekutinové motory dělí na: ● ● ●
2.1
rotační, přímočaré, s kyvným pohybem.
Základní parametry hydromotorů
Při konstrukci, nebo výběru vhodného hydromotoru je třeba správně zvolit parametry, které značně ovlivňují jejich vhodnost použití pro konkrétní účely. Mezi nejdůležitější vlastnosti hydromotorů patří zejména:[3] Q = dV/dt [m3s-1]
●
Objemový průtok
●
Geometrický objem – je to objem pracovního prostoru hydromotoru, ve kterém proběhne přestup energie během jedné otáčky nebo jednoho zdvihu.
●
Proud - u rotačních hydromotorů Q = Vo . n [m3s-1]
●
kde:
Síla – na pístnici přímočarého hydromotoru
kde:
(2.4)
∆p … tlakový spád na přímočarém hydromotoru [Pa] S … činná plocha pístu [m2]
Kroutící moment – na hřídeli rotačního hydromotoru Mk = ∆p . Vo/2π [Nm] kde:
●
(2.3)
v ... rychlost translačního pohybu [ms-1] h … zdvih pístnice [m]
F = ∆p . S [N]
●
(2.2)
Pohybová frekvence - pro rotační pohyb je shodná s otáčkami hydromotoru, pro translační pohyb se vypočítá ze vztahu: f = v/2h [s-1]
●
(2.1)
(2.5)
∆p … tlakový spád na rotačním hydromotoru [Pa] ω … úhlová frekvence rotačního pohybu [rad.s-1]
Výkon – pro rotační hydromotory P = ∆p . Vo . n [W]
(2.6)
Strana 16
– pro přímočaré hydromotory P = ∆p . S . v [W]
(2.7)
Dále by měl hydromotor vyhovovat, pokud to umožňuje jeho konstrukční provedení, nejčastěji kladeným požadavkům: – rovnoměrná změna pracovního objemu v průběhu jedné otáčky. Nerovnoměrnost způsobuje proudové a tlakové pulsace. Jejich velikost závisí na počtu použitých prvků, vytvářejících geometrický objem. Výhodnější je vždy lichý počet, než nejbližší vyšší sudý počet. – co největší svodový odpor. Ten je dán dokonalostí utěsnění(resp. přesností vůlí) vzájemně se pohybujících částí. Velikost svodového odporu úzce souvisí s průtokovou účinností. – malý vnitřní odpor – je to odpor proti pohybu kapaliny, projevující se nežádoucím úbytkem tlaku. Je dán zejména místními odpory v hydromotoru. – malé rozměry a hmotnost při vysokém výkonu, tichý a klidný chod, vysoká životnost a spolehlivost. [3] 2.2
Používané kapaliny v hydraulických mechanismech a jejich vlastnosti
Kapalina má v hydraulických mechanismech plnit tyto hlavní úkoly: přenos tlakové energie z místa výroby k místu přeměny na mechanickou energii (válec nebo hydromotor), přenos signálů tlakovými vlnami, mazání pohybových vnitřních částí, odvod nečistot a tepla. K přenášení tlakové energie je možné použít nejrůznějších kapalin. Nejlevnější a nejbezpečnější je voda. Její nevýhodou je, že způsobuje korozi a porušuje povrch kovových součástí. U běžných strojírenských zařízení se tak využívá různých druhů olejů, protože mají dobré mazací vlastnosti a téměř chemicky nepůsobí na kovové části. Oleje se rozdělují na minerální, rostlinné a syntektické oleje, přičemž jsou dále podle potřeby doplněny o případné přísady. Mezi nejdůležitější vlastnosti kapalin používaných v hydraulických mechanismech patří především: [3] Viskozita kapalin – Pro použití v hydraulice patří tato vlastnost k nejdůležitějším, protože je na ní závislý odpor, který vzniká při protékání kapaliny potrubím nebo otvory. V praxi se označuje kapalina s malou viskozitou jako řídká, s větší viskozitou jako hustá. Viskozita je závislá na teplotě a tlaku kapaliny. Změna viskozity s teplotou je dána tzv. viskozním indexem. Při zvyšování tlaku se viskozita zvětšuje. Při volbě viskozity je třeba brát v úvahu, že vyšší viskozita může způsobovat větší tlakové ztráty a oteplení vlivem vnitřního tření a tření o stěny trubek a rozvodných kanálů. To má za následek větší potřebný příkon hydrogenerátoru a menší účinnost systému. Naproti tomu volba menší viskozity způsobí rychlejší proudění kapaliny, ale na druhé straně větší ztráty prosakováním. [3] Stlačitelnost kapalin – je zvlášť důležitá ve vysokotlakých zařízeních s těžkým provozem. Ovlivňuje tuhost hnací soustavy, stejnoměrnost a přesnost pohybů. Mazací vlastnosti – tlaky mezi některými součástmi mohou být značně vysoké při malých vůlích, takže mazací film musí být velmi tenký a musí mít velkou pevnost. Přerušení filmu má za následek přímý styk kovu s kovem, kterým se nejen zvýší opotřebení, ale také vyvine velké množství tepla, které zvyšuje teplotu kapaliny a ovlivňuje její viskozitu. Další vlastnosti kapalin jsou např.: odolnost proti tvoření emulzí, odolnost proti pěnění, bod tuhnutí, bod vzplanutí, chemická stálost, chemické působení, skladovací životnost atd. Na základě dlouhodobých vědeckých studií, které byly provedeny, je 85% problémů s hydraulickými zařízeními způsobeno nečistotou oleje. Tyto nečistoty je možné zjistit pomocí diagnostických metod mezi které patří např. metody optické mikroskopie, automatické čítače částic či blokace pórů. [15]
Strana 17
3
ROTAČNÍ HYDROMOTORY
Konstrukční provedení hydrogenerátorů a hydraulických motorů je podobné nebo dokonce stejné. Pouze hodnota maximální pohybové frekvence je zpravidla u motorů vyšší. To je dáno tím, že do pracovního prostoru motoru je kapalina přiváděna pod tlakem, a tak je schopna zaplnit tento prostor v podstatně kratším čase, než je tomu při nasávání kapaliny do generátoru. Podle typu prvku, který vytváří geometrický objem motoru je můžeme rozdělit na: ● ● ● ●
zubové, lamelové, šroubové, pístové.
Dále se mohou hydromotory dělit na regulační a neregulační. Regulační hydromotory mají možnost změny geometrického objemu za chodu, naopak neregulační hydromotory mají geometrický objem pevně daný svoji konstrukcí. Tlak na vstupu rotačního hydromotoru je dán zátěžným momentem na hřídeli a vnitřními ztrátami (vnitřním ztrátovým momentem). Podle možnosti pracovat v jednom nebo v obou smyslech otáčení rozeznáváme hydromotory bez reverzace a s reverzací otáčení. Účinnosti hydromotorů závisejí na provozních parametrech, zejména na tlaku, otáčkách, viskozitě a nastavení u regulačních hydromotorů.
3.1
Zubové hydromotory
Zubový hydromotor tvoří dvojice spoluzabírajících ozubených kol, uložených otočně v příslušném vybrání tělesa. Pracovní prostor, tvořený zubovými mezerami kol, je ohraničen zuby kol, plochami radiálně a axiálně přiléhajícími k ozubeným kolům a stykem zubů v záběru. Konkrétní uspořádání se liší podle typu hydromotoru zejména u hydromotorů s vnějším a vnitřním ozubením. Jsou vyráběny obvykle s možností reverzace otáčení, výstupní tlak bývá vzhledem k hřídelovému těsnění omezen. Při nízkých otáčkách mají velký skluz a nízkou účinnost.
3.1.1 Zubové hydromotory s vnějším ozubením Kapalina je z hydraulického obvodu přiváděna do vstupního prostoru motoru, vlivem tlakového spádu mezi vstupem a výstupem motoru se kola uvedou do otáčivého pohybu a kapalina postupuje v zubových mezerách do výstupního prostoru (obr. 3). Působením tlaku vzniká moment na výstupním hřídeli. Ozubení kol může mít libovolný profil vytvořený podle obecné teorie ozubení. Podmínkou stálého převodu a záběru je, že kola musí být z jedné výrobní dávky vzniklé odvalením na příslušném stroji. V praxi se používá výhradně evolventního a cykloidního ozubení. Hydromotor musí splňovat podmínku spolehlivého rozběhu při jmenovitém tlaku. Z tohoto důvodu se dává přednost valivému uložení kol. Vzhledem k tomu že se ozubené hydromotory používají převážně jako reverzní, musí být konstrukčně zajištěna kompenzace při obou smyslech otáčení. Hlavní oblastí jejich použití jsou méně náročné pohony, kde nevadí větší skluz. Celková účinnost těchto hydromotorů se pohybuje mezi 0,6 až 0,85. [3]
Obr. 3 Schéma zubového hydromotoru s vnějším ozubením.
Strana 18
3.1.2 Zubové hydromotory s vnitřním ozubením Mezi zubové hydromotory s vnitřním ozubením patří především tzv. gerotorové hydromotory. Představitelem této skupiny hydromotor s označením ORBIT (obr. 4). Rotor hydromotoru je tvořen sedmi zuby a počet zubů statického kola je o jeden větší. Tím je docíleno stálého záběru ozubených kol a vytvoření sedmi navzájem oddělených pracovních komor, z nichž jsou vždy tři spojeny se vstupním tlakovým prostorem a čtyři s prostorem výstupním. Rozvod kapaliny do jednotlivých komor zajišťuje rozváděcí ústrojí, které může byt podle velikosti hydromotoru radiální či axiální. Po přivedení tlakové kapaliny na vstup se začne rotor odvalovat po kole. Vykonává tak složený planetový pohyb, skládající se z rotačního druhotného pohybu kolem osy spojovacího hřídele a posuvného unášivého pohybu po kruhové dráze o poloměru rovnému excentricitě. Na výstupní hřídel je spojovacím hřídelem drážkovaným na obou stranách přenášen pouze rotační pohyb. [3]
Obr. 4 Schéma zubového hydromotoru ORBIT. Hlavní výhodou hydromotorů ORBIT je velký výstupní moment i při nízkých otáčkách a malá nerovnoměrnost úhlové rychlosti a momentu. Modifikací gerotorových hydromotorů jsou tzv. gerolerové hydromotory. Princip jejich činnosti a provedení je stejný jako u gerotorových hydromotorů. Odlišnosti v konstrukci rotoru a statického kola jsou patrné z obrázků. Toto provedení je výhodnější z hlediska nižšího tření, zvýšené účinnosti, delší životnosti v systémech s nižší viskozitou tlakové kapaliny a také klidnějším chodem při nízkých otáčkách.
Obr. 5 Gerotor (vlevo) a geroler (vpravo).
3.2
Lamelové hydromotory
Základní součástí lamelových hydrostatických motorů jsou rotor otáčející se uvnitř statoru a ploché, radiálně pohyblivé lamely, umístěné v drážkách. Lamely se dotýkají křivkové dráhy, a tím vytvářejí jednotlivé pracovní komory, které jsou ze stran utěsněny čely. Lamelové motory se vyznačují velkým geometrickým objemem při malých vnějších rozměrech ve
3 Rotační hydromotory
Strana 19
srovnání s ostatními rotačními motory. Podle tvaru křivkové dráhy a uspořádání lamel se rozdělují lamelové motory na motory: ● ● ●
s nevyváženým rotorem, s vyváženým rotorem, s lamelami ve statoru.
3.2.1 Lamelové hydromotory s nevyváženým rotorem Vyrábějí se jak neregulační, tak regulační. Válcový rotor je excentriticky umístěn ve statoru s kruhovou oběžnou dráhou. Lamely jsou buď radiální, nebo skloněné pod úhlem. Kapalina je rozváděna ledvinovými otvory v čelech skříně. Změny geometrického objemu se dosáhne změnou výstřednosti. Velké síly, vznikající působením tlaku kapaliny na rotor z jedné strany, značně zatěžují ložiska. Proto tyto motory nejsou určeny pro vysoké tlaky. Proměnlivá činná výška lamely a změna vzdálenosti od středu otáčení způsobuje nerovnoměrnost momentu. V této konstrukci se používají hydromotory jen výjimečně a je určena spíše pro hydrogenerátory. [3]
3.2.2 Lamelové hydromotory s vyváženým rotorem Vyznačují se křivkovou dráhou statoru, která vytváří dvojice protilehlých vstupních a výstupních prostorů hydromotoru. Hydrostatiské síly působící na rotor jsou vyváženy a zatížení ložisek motoru je podstatně nižší než u hydromotoru s nevyváženým rotorem Odpovídající dvojice prostorů jsou spojeny kanály v tělese. Vstup a výstup kapaliny je opět v čelech tělesa. Křivková dráha statoru je v úhlech odpovídajících přechodů lamel na předělech mezi rozvodovými otvory tvořena kruhovými oblouky opsanými ve středu rotoru. Tím se dosáhne rovnoměrného momentu a lamely, které procházejí mezi vstupem a výstupem jsou vystaveny jednostrannému tlaku a nepohybují se. Tím se zmenšuje jejich opotřebení a snižují se mechanické ztráty. Tvar křivkové dráhy mezi kruhovými oblouky se volí tak, aby zrychlení nebo rychlost radiálního pohybu lamel byly konstantní. Tyto hydromotory nemají možnost změny geometrického objemu. Mohou pracovat při nízkých otáčkách, minimální hodnoty jsou od 10 min-1. [3]
3.2.3 Lamelové hydromotory s lamelami ve statoru Mají dva rotory otáčející se ve dvou vzájemně oddělených statorech. Lamely oddělující vstup a výstup motoru jsou v drážkách statoru přitlačovány k vnějším povrchům rotoru. Pro každý rotor jsou dvě lamely. Křivková dráha je na vnějším povrchu rotoru, vnitřek statoru je válcový. Jsou založeny na principu, podle kterého dva pulsující momenty mohou v kombinaci dát výslednou hodnotu bez pulzací. Průběh těchto veličin je dán tvarem rotoru. Oba rotory jsou vzájemně pootočeny o 90°. Poloha drážek, v nichž se pohybují lamely, je u obou statorů ve stejné rovině. Rozvod kapaliny je ve statoru. Tyto motory také nemají možnost změny geometrického objemu a proti dvěma předchozím mají horší účinnost, jejich předností je však tichý chod a nižší cena. [3]
3.3
Šroubové hydromotory
Šroubové hydromotory se využívají velice málo, tyto konstrukce jsou využívané spíše u hydrogenerátorů. Součástí jsou dvě nebo tři šroubová vřetena uložená s malou vůlí v tělese. Vřetena mají jednochodý nebo vícechodý závit a jsou ve stálém těsném záběru. Při otáčení vytvářejí řadu uzavřených prostorů, jejichž počet je dán počtem stoupání závitu ne délku vřetena a počtem chodů závitu. Jednotlivý pracovní prostor je vymezen závitovou mezerou, záběrem vřeten a vybráním tělesa. Pracují s tlaky do 20 MPa a s maximálními otáčkami 83 s-1. Nejsou příliš náročné na čistotu kapaliny. Jejich výhodou je rovnoměrnost úhlové rychlosti a nízká hlučnost. Účinnost závisí na otáčkách a viskozitě. Jako hydromotoru je možné, pro jeho velký úhel stoupáni, využít třívřetenového hydrogenerátoru. [3]
Strana 20
3.4
Pístové hydromotory
Pístové motory jsou nejrozšířenějším druhem hydraulických motoru. Jejich základní součásti jsou písty, které konají ve válcích přímočarý vratný pohyb. Válce jsou uspořádány jednotlivě nebo do tzv. bloků. Podle prostorového uspořádání pístů se rozdělují na pístové hydromotory ● ●
axiální, radiální.
3.4.1 Axiální pístové hydromotory Axiální pístové hydromotory mají osy válců rovnoběžné s osou otáčení. Podle konstrukce se dále dělí na motory: ● s nakloněným blokem válců, ● s nakloněnou deskou. Vyrábějí se jak v regulačním tak neregulačním provedení. Změna geometrického objemu se dosáhne řízením zdvihu pístu změnou úhlu mezi osou hřídele a osou bloku válců, popř. změnou úhlu sklonu šikmé desky. Jejich použití je vhodné především tam, kde je třeba dosahovat vysokých pohybových frekvencí. Pístové hydromotory s nakloněným blokem: Osa hřídele je různoběžná s osou bloku válců a úhel jimi sevřený určuje zdvih pístu. Pohyb pístu je nucený, vyvolaný ojnicemi, uloženými v kulových kloubech v pístech a v hnaném hřídeli. Středy kulových kloubů na hřídeli leží v rovině kolmé k ose hřídele a procházejí průsečíkem obou os. Rotační pohyb hřídele a bloku je vzájemně vázán přes ojnice a písty, přičemž nutná vůle mezi ojnicí a pístem způsobuje jejich částečné úhlové pootočení. [3] Neregulační motor s nakloněným blokem má šoupátkový rozvod kapaliny na čele bloku válců. Styková rozvodová plocha u těchto prvků bývá rovinná nebo kulová. Blok válců je axiálně volný a je silově vytížen. Axiální síly přitlačující blok válců k rozvodové hlavě jsou v rovnováze se silami na rozvodových plochách, které blok odtlačují. Motor má tzv. centrální přitlačování, které zvětšuje přítlačnou sílu k bloku lineárně se součtem tlaků v obou prostorech rozvodu. Kulová uložení ojnic jsou mazána kapalinou, která je přiváděna z válců vrtáním v pístech a ojnicích. [3]
Obr. 6 Axiální pístový hydromotor s nakloněným blokem. Pracovní část regulačního motoru s nakloněným blokem je uložena v kyvném závěsu, jehož naklápěním se mění úhel sklonu os, a tím geometrický objem. Nevýhodou jsou jednak velké hmoty, které se při řízení pohybují a svým setrvačným účinkem zvětšují dobu přestavění nebo přestavné síly, jednak větší zástavbové rozměry. Vyrábějí se v omezeném regulačním rozsahu, protože minimální velikost úhlu os je dána ztrátami vznikajícími v hydromotoru. [3] Pístové hydromotory s nakloněnou deskou: Hřídel a blok válců leží na stejné ose a rotace bloků je přímo odvozena od rotace hřídele. Písty se opírají o šikmou desku a jejich zdvih
3 Rotační hydromotory
Strana 21
je dán úhlem naklonění desky. Styk desky a pístů je buď přímý, nebo prostřednictvým hydrostaticky vyvážených kluzátek. V prvém případě se písty svým vnějším koncem opírají o desku, která je uložena na ložisku a rotuje spolu s nimi a blokem válců. V druhém případě jsou vnější konce pístů opatřeny kluzátky, deska je pevná a kluzátka po ni kloužou. Písty s kluzátka jsou spojeny kulovým kloubem. [3]
Obr. 7 Axiální pístový hydromotor s nakloněnou deskou. Modifikací hydromotorů s nakloněnou deskou jsou pomaloběžné axiální pístové hydromotory, u nichž je styk s pístem a šikmou deskou vytvořen koulemi. Obvykle se vyrábějí s protiběžnými písty, takže axiální síly jsou vyrovnány a nezatěžují ložiska. Dvě nakloněné desky mají oběžné dráhy tvořené částí anuloidů. Koule jsou ve styku s pístem odlehčovány tlakem kapaliny a odvalují se po oběžné dráze desek. Kapalina se rozvádí vnitřkem hřídele, z nějž se tak stává rotující válcové rozvodové šoupátko. [3]
3.4.2 Radiální pístové hydromotory Tyto prvky se dnes požívají převážně jako neregulační vysokomomentové pomaloběžně hydromotory. Osy válců jsou v rovině, která je kolmá k ose otáčení. Podle konstrukce jsou válce uspořádány buď v rotujícím bloku válců, nebo jako samostatné a neotáčejí se. Radiální pístové hydromotory s rotujícím blokem válců: písty se svým vnějším koncem opírají o výstředný kotouč tak, že při otáčení konají vůči bloku relativní přímočarý vratný pohyb, přičemž zdvih je dám velikostí výstřednosti. Kapalina se rozvádí rozvodovým čepem, kolem kterého blok válců rotuje. Teoretický moment vznikající tlakem kapaliny na písty je dán součinem momentu jednotlivých pístů, které jsou v daném okamžiku pod tlakem. [3]
Obr. 8 Radiální pístový hydromotor s křivkovou oběžnou dráhou.
Strana 22 Jiným typem radiálních pístových hydromotorů s válci v rotujícím bloku jsou motory, u nichž oběžná dráha pístu je křivka podobná zkrácené epicykloidě (obr. 8). Písty vykonávají za jednu otáčku několik pracovních zdvihů, jejichž počet je dán počtem vrcholů oběžné dráhy. Rozvod kapaliny na vnitřní straně pístu v rozvodovém čepu je uspořádán tak, aby byly vždy pod tlakem, popř. bez tlaku, písty nacházející se v daném okamžiku na oběžné dráze v místech se stejným smyslem strmosti.[3] Radiální pístové hydromotory s nerotujícím blokem válců: Písty jsou poháněny přes ojnice excentrickým kotoučem na hřídeli. Konstrukce pohonu pístů se liší podle výrobce. Jednou z variant je konstrukce s ojnicemi s kulovými čepy v pístu. Ojnice mají na vnitřní straně hydrostatické ložisko na válcové ploše, která klouže po excentrickém kotouči. Rozvod kapaliny u těchto převodníků bývá radiálním nebo čelním rotačním šoupátkem a kapalina je přiváděna na vnější stranu pístu. [3]
Obr. 9 Radiální pístový hydromotor s písty vedenými ve statoru. Jiný způsob pohybu pístů je u motoru, kde mezi excentrem hřídele a písty je vložen víceboký hranol, jehož počet stěn je rovný počtu pístů(obr. 9). Hranol se otáčí na výstředníku a písty jsou opřeny o jeho stěny. Jsou silově vyváženy zavedením pracovní kapaliny na vnitřní dno do vybrání, které je utěsněno ve stěnách hranolu. Tangenciální pohyb pístu vůči středu hranolu se vyrovnává posuvem pístů po stěnách hranolu. Kapalina je rozváděna rotačním šoupátkem, jehož pohyb je odvozen od otáčení hřídele. Vedena je do válců přes hranol a vnitřkem pístů. [3]
Strana 23
4
PŘÍMOČARÉ HYDROMOTORY
Hydromotry s přímočarým pohybem, označované též jako hydraulické válce, jsou důležitou součástí tekutinových mechanismů. Zprostředkovávají předání tlakové energie mezi sloupcem tekutiny a pístem. Do této skupiny mechanismů řadíme všechny mechanismy s úplným vyplněním pracovního prostoru. Jejich předností je jednoduchá konstrukce, poměrně jednoduchá výroba, dobrá proudová i tlaková účinnost a vysoká funkční spolehlivost. Výsledný pohyb je vlivem malé stlačitelnosti kapalin stejnoměrný a regulovatelný. Pružnost vnášejí do soustavy mechanické spojovací součásti, zejména pružné hadice. Provozní tlak se u hydromotoru pohybuje max. mezi 20-35Mpa. [3]
4.1
Rozdělení a provedení přímočarých hydromotorů
Přímočaré motory mohou být jednočinné a dvojčinné. U jednočinných motorů způsobuje zdvih tlaková kapalina, kdežto vratný pohyb je vykonáván většinou vnějším zatížením ojediněle pružinou. U dvojčinných motoru jsou pohyby v obou směrech ovládány tlakovou kapalinou. Dle konstrukce je rozdělujeme na přímočaré motory: ● ● ● ●
s jednostrannou pístnicí, s oboustrannou pístnicí, několikastupňové (teleskopické), bezpístnicové.
4.1.1 Přímočaré hydromotory s jednostrannou pístnicí Mohou být buď jednočinné nebo dvojčinné. Tyto hydromotory se dále mohou dělit podle konstrukčního provedení pístu a pístnice. Nejčastější variantou bývá dvojčinný hydromotor s diferenciálním pístem (obr.10d). Tyto motory mají větší plochu pod pístem a menší nad pístem, kde je nutné odečíst navíc plochu pístnice. To způsobuje vyšší rychlost při zasouvání pístnice oproti vysouvání. Pokud chceme tyto rychlosti vyrovnat, je nutné změnit výstřednost regulačního čerpadla, nebo použít škrcení v jednom směru. Pístnice je namáhána střídavě na tah a vzpěr. [3]
Obr. 10 Schémata hydromotorů s jednostrannou pístnicí. Do této kategorie hydromotorů s jednostránnou pístnicí spadají i jednočinné hydromotory s plunžrem(obr. 10a). Plunžr plní v podstatě funkci pístu i pístnice. Vnitřní průměr válce je přibližně stejný jako průměr plunžru. Na rozdíl od dříve uvedených hydromotorů, kde je třeba použít těsnění jak na pístu tak na pístnici, stačí zde pouze těsnění v místě výstupu plunžru z válce. Tyto hydromotory se vyrábějí pouze jako jednočinné.
4.1.2 Přímočaré hydromotory s oboustrannou pístnicí Na rozdíl od předchozích hydromotorů, kdy byla pístnice pouze na jedné straně pístu,
Strana 24 jsou tyto hydromotory vybaveny pístní tyčí i na straně druhé. Často se využívají tak, že válec je akčním členem a koná pracovní pohyb přičemž pístnice je pevně uchycena. Rozdíl, který vznikal v rychlosti zasouvání a vysouvání u hydromotorů s jednostrannou pístnicí, je u této varianty odstraněn.
Obr. 11 Přímočaré hydromotory s oboustrannou pístnicí.
4.1.3 Přímočaré hydromotory několikastupňové Tyto hydromotory mají dvojí provedení. První varianta je využívána pro zvětšení výsledné síly na pístnici nebo její vícepolohové ovládání. Druhé provedení je určené pro případy, kdy je zapotřebí dosáhnout delšího zdvihu.
Obr. 12 Schémata několikastupňových hydromotorů. Příkladem motorů první skupiny je dvojčinný motor (obr. 12a), který využívá rozdělení válce na tři části a zvýšení pracovních ploch pístu ke zvýšení síly na pístnici. Dvoupístový oboustranný motor (obr. 12b) je někdy vhodný ke zvětšení zdvihu. Je-li válec rozdělen mezistěnou (obr. 12c), je možné dosáhnout dvou zdvihů a při rozdílném zdvihu obou částí i třech různých zdvihů výstupní pístnice. [3]
Obr. 13 Vícepolohový hydromotor. V hydraulických mechanismech lze pro přesné polohování pracovních nebo řídících částí různých strojů použít vícepolohové přímočeré motory. Poloha se nastavuje seřazením většího počtu motorů s přesným zdvihem v řadě za sebou nebo většího počtu pístů v jednom motoru.
4 Přímočaré hydromotory
Strana 25
Představitelem druhé skupiny jsou jednočinné či dvojčinné tzv. teleskopické hydromotory, jejichž hlavním znakem je větší počet válců, které svým vysunutím značně prodlužují zdvih. Přivedení tlakové kapaliny na vstup způsobí vysouvání jednotlivých dílčích válců, nastávají skokové změny tlaku a rychlosti a vysouvání se děje postupně. Tam, kde je nutno tímto přímočarým motorem dosáhnout stejnoměrného pohybu po celé délce zdvihu, lze použít jednočinný teleskopický motor, kde se vysouvají všechny dílčí válce současně stejnoměrnou rychlostí. Tlakové prostory jednotlivých válců jsou navzájem ve spojení pouze jednosměrnými ventily. Ty jsou normálně uzavřeny, v činnosti jsou jen při prvním naplnění a pak při kompenzaci unikajícího oleje. Tlakové prostory pod písty jsou kanálem spojeny s prstencovým prostorem nejblíže většího válce. Poloha menšího pístu je stejně velká jako prstencová plocha obklopující tento válec. Protože během zdvihu působí na plochách pístu stejné zatížení, je tlak pod nejmenším pístem větší než pod nejblíže větším a nejmenší tlak je pod největším pístem. Jednosměrné ventily tedy zůstávají uzavřeny a při přívodu oleje pod největší píst vykonávají všechny písty současně pohyb stejnou rychlostí po celé délce zdvihu. [3]
Obr. 14 Příklad použítí teleskopického hydromotoru.
4.1.4 Přímočaré hydromotory bezpístnicové (rodless) V některých případech, kdy potřebujeme ušetřit prostor, může způsobovat délka hydromotoru zvláště při vysunutí pístnice problémy(délka válce + délka pístnice), hlavně v případech použití velkého zdvihu. Pro tyto případy jsou určeny tzv. bezpístnicové (rodless) válce. Ty se vyrábějí především ve variantách pro pneumatiku, ale některé typy je možné použít i pro nízkotlakou hydrauliku. Rozlišujeme dva typy bezpístnicových hydromotorů: ● ●
magnetické, mechanické.
Bezpístnicové hydromotory s magnetickým spojením: u tohoto typu hydromotoru je pohyblivá pracovní část vně válce a pohybuje se působením silného magnetického pole, které vyvolává magnet umístěný na pístu uvnitř válce. Vyrábějí se též s externím vedením. Tyto hydromotory nejsou určeny pro práci s nadměrnou zátěží, jelikož jsou limitované magnetickou silou, kterou dokáží magnety vyvinout. Další nevýhodou je nutnost pracovat v prostředí, kde se nevyskytuje odpad, který by mohl být přitahován magnety, což by způsobilo zadření pohyblivé části.
Strana 26
Obr. 15 Příklad magnetického bezpístnicového hydromotoru. Bezpístnicové hydromotory s mechanickým spojením: píst je mechanicky spojen s vnější částí, která se pohybuje po válci. Spojení může byt provedeno několika způsoby. Jeden ze způsobu je proveden pomocí kabelu který je připevněn z obou stran na píst a vyveden ven z válce, kde je přes kladky spojen. Na vnější části válce se nalézá akční člen, který je připojen ke kabelu a k vodícím lištám na valci. Při přivedení tlaku na jednu stranu pístu se kabel pohybuje a akční člen je tažen proti směru pohybu pístu. Vhodným uspořádáním kladek je možné dosáhnout např. dvojnásobné rychlosti pohybu akčního členu. Popřípadě je možné akční člen nahradit bubnem a využívat tak hydromotor k tvorbě rotačního pohybu.
4.2
Popis hlavních částí přímočarých hydromotorů
Hlavní části hydromotorů jsou válec, píst, pístnice a víka válců. V mnoha mechanismech je kladen důraz na tuhost soustavy a právě válec je jeden z prvků, který výrazně ovlivňuje tuhost. Co se týká provedení, používá se nejčastěji válců zhotovených z bezešvých trubek. Dále se muže využívat i válců ze šedé litiny, ale pouze pro podřadnější účely. Pro značně vysoké tlaky, se válce vyrábějí z ocelolitiny nebo kované. Vnitřní vodící plochu válce je třeba opracovat co nejpečlivěji, aby se těsnění opotřebovalo co nejméně. Následuje tedy řada uprav např. broušení, honovaní, lapování, válečkování a proti korozi se vnitřní povrch chromuje.
Obr. 16 Řez dvojčinným hydromotorem s jednostrannou pístnicí.. Píst je obvykle z jednoho kusu, popř. má příložky pro upevnění těsnících kroužků, může byt ovšem složen také z několika částí. S pístnicí, pokud je oddělitelná, je spojen pomocí závitu nebo šroubu. Slouží nejen k přenosu sil, ale též jako další vedení pístnice. U válců malých průměrů může byt píst a pístnice z jednoho kusu. Pístnice je obvykle vyrobena z konstrukčních ocelí 11 600 nebo 11 700 a dimenzována je na maximální zatížení s kontrolou na vzpěr. Povrch pístnice je zpravidla broušen, tvrdě chromován a přeleštěn.
4.2.1 Víka a spojení vík s válcem Víka jsou obvykle z litiny, oceli nebo lehkých neželezných kovů. Při obvyklém použití vodících pouzder pro pístnici, procházející jedním nebo oběma víky, není druh materiálu z hlediska kluzných podmínek rozhodující. Víka s válcem mohou být spojena přírubami, našroubováním vík na válec,
4 Přímočaré hydromotory
Strana 27
přišroubováním vík na opěrnou přírubu opírající se o dvoudílný kroužek vložený do drážky na vnější straně válce, nebo stažením vík na válce svorníky. Tento způsob je u válců kratších a středních délek značně rozšířen, protože poskytuje určité výhody zejména při stavebnicovém řešení válců. Způsob připevnění vík se řídí též podle provozního tlaku.
Obr. 17 Některé z možných variant upevnění víka k válci.
4.3
Způsoby upěvnění přímočarých motorů
U motorů s přímočarým pohybem může být nehybnou pevně uchycenou částí buď válec, nebo pístnice. Zpravidla je nehybnou částí válec, kdežto pístnice bývá částí pohyblivou. Při upevnění válců je třeba brát zřetel na okolnosti, které ovlivňují činnost a geometrickou přesnost válců v provozu.
Obr. 18 Často používané typy montování přímočarých hydromotorů.
4.4
Těsnění v přímočarých hydromotorech
Pro utěsňování pístů se používá těsnění z různého materiálu a v různé kombinaci podle zkušeností a podmínek jednotlivých výrobců. Pro normální provozní podmínky se používají též litinové pístní kroužky. Při volbě těsnění z různých hmot je nutno též uvážit přírůstek třecích sil se stoupajícím tlakem. Dále je nutno před těsnění pístnice zařadit kovový nebo nekovový kroužek, aby se zejména v prašných provozech zabránilo vnikání nečistot z povrchu pístnice k těsnění, a nedošlo tím k jeho poškozování.
Obr. 19 Některé z možných způsobu těsnění pístů hydromotorů.
Strana 28
4.5
Tlumení na koncích zdvihu
Pokud není pohyb v kterémkoliv místě zdvihu pístu zastaven některým z řídících prvků, naráží píst při plném zdvihu motoru na víka válce. Při malých rychlostech pístu jsou nárazy na víko válce malé. Náraz pístu na víko válce je zvlášť nebezpečný při větších rychlostech pístu a velkých pohybujících se hmotách spojených s pístnicí. Je-li rychlost pístu větší než 0,1 m.s -1, je nutné k utlumení nárazu pohyb pístu před dosednutím zpomalit. Pohybová energie motoru se musí v zařízení pro tlumení zmařit. Tlumící schopnost musí být větší nebo alespoň stejná jako pohybová frekvence. Princip tlumení v úvratích spočívá v zasouvání nástavce čí osazení pístu nebo pístnice do prostoru s průměrem shodným s osazením, ze kterého je únik tekutiny řízen různým způsobem, např. zužující se podélnou klínovou drážkou. Všeobecně používaný způsob pro hydraulické motory je vestavení škrtícího a jednosměrného ventilu s paralelním zapojením do víka válce. Jednosměrný ventil umožňuje při zpětném pohybu pístu volný průtok kapaliny. [3]
Obr. 20 Nákres možného způsobu tlumení dorazu.
Strana 29
5
HYDROMOTORY S KYVNÝM POHYBEM
Hydromotory s kyvným pohybem se vyznačují schopností pracovního členu konat kývavý či dokonce otáčivý pohyb v rozsahu několika otáček. Podle druhu je můžeme rozdělit na: ● lamelové a měchové hydromotory, ● hydromotory s mechanickým převodem.
5.1
Lamelové a měchové hydromotory s kyvným pohybem
Lamelové hydromotory rozlišujeme podle počtu lamel na jednolamelové a dvoulamelové. U motoru s jednou lamelou je maximální úhel kývání lamely 180 až 300° podle uspořádání lamely a dělící stěny. Dělící vložka rozděluje spolu s lamelou činný prostor do dvou částí. Přívodem tlakové kapaliny do jedné nebo do druhé části za současného spojení druhé části s výstupem se lamela otáčí v jednom nebo ve druhém smyslu.
Obr. 21 Lamelový hydromotor s jednou lamelou. Motory dvoulamelové mají podobnou konstrukci jako motor s jednou lamelou s tím rozdílem, že činný prostor je rozdělen do čtyř částí. Dva protilehlé prostory jsou propojeny vrtáním v otočném pístu a mají stejnou funkci. Proto je třeba pouze dvou připojovacích vrtání jako u motoru s jednou lamelou. Točivý moment je však dvojnásobný. Jelikož lamelové hydromotory obsahují malé množství součástí, je jejich údržba nenáročná. Dosahovaná účinnost závisí na konkrétní konstrukci a pohybuje se mezi 80 – 95 %.
Obr. 22 Měchový hydromotor. Hlavní součástí měchových hydromotorů jsou dva měchy, které jsou střídavě naplňovány a vyprazdňovány. Změnou objemů měchů je působeno na výstupní člen, který koná kyvný pohyb v rozsahu až 100°. Při provozu nedochází k úniku pracovní kapaliny, což zabezpečuje vysokou přesnost hydromotoru. Největší důraz je kladen na materiál měchu, který dovoluje použití různých druhů kapalin.
5.2
Hydromotory s mechanickým převodem
Tyto motory se mohou otáčet, naproti lamelovým motorům, i o více jak jednu otáčku. Převod z přímočarého pohybu pístu na kyvný nebo rotační pohyb výstupního členu se provádí několika způsoby.
Strana 30 Hydromotor se šroubovým převodem (obr. 23d) je složen z válce,dvou hřídelí a prstencového vedení. U konstrukce s dvojitým hřídelem, je hřídel s větším průměrem tlačen lineárním tlakem pístu. Šroubovice na tomto průměru prochází drážkami prstence který je nehybnou součástí válce. To způsobuje otáčení hřídele ve směru hodinových ručiček. V této hřídeli je vyvrtán další otvor z drážkováním do kterého zajíždí menší hřídel, který má také na vnějším průměru šroubovici avšak v opačném smyslu. To způsobuje, že se výstupní hřídel, se otáčí dvakrát rychleji než vnitřní také ve směru hodinových ručiček. Další variantou je použití pouze jedné hřídele. Tato varianta se využívá především tam, kde je třeba většího kroutícího momentu. Vzhldem k tomu že všechny funkční části jsou neustále ponořeny v oleji jsou tyto hydromotory nenáročné na údržbu. Mechanická účinnost se pohybuje okolo 70%. Úhel otáčení výstupního hřídele je na rozdíl od lamelových hydromotorů teoreticky neomezen a závisí především na délce posunu pístu. Nejčastěji se však pohybuje v hodnotách 90, 180 nebo 360°. Snadné je omezení úhlu pootočení na určitou hodnotu použitím dorazu ve formě pouzdra umístěného na hřídel uvnitř válce. Hydromotor s klikovým hřídelem (obr. 23e) se využívá pro rozsah otáčení do 100°. Kroutící moment vyvinutý tímto hydromotorem má sinusový průběh a největších hodnot dosahuje ve střední úrovni pohybu. Někdy bývá vybaven pojistnou pružinou, která zabezpečí návrat pístu do výchozí polohy při vzniklé poruše či ztrátě kapaliny. Další konstrukční variantou je hydromotor, který má dva písty spojené průběžnou pístnicí (obr. 23b). Centrální člen, připevněný k pístnici se při pohybu pístu natáčí a tím zajišťuje rotaci výstupního hřídele v rozsahu maximálně 90°. Kroutící moment je při rozběhu z krajních poloh dvojnásobný než ve střední poloze. Tato charakteristika kroutícího momentu je velice výhodná pro některé aplikace. Účinnost je uváděna mezi 70 a 95%. Vyrábějí se jako jednočinné nebo dvojčinné a s možností zařízení pro ochranu proti selhání. Častým konstrukčním řešením je varianta s ozubeným hřebenem a pastorkem (obr. 23a). Ozubený hřeben je posouván působením tlakové kapaliny na píst a tím způsobuje otáčení pastorku, který je přímo výstupním členem. Pokud je požadováno souměrné zatížení na ložisko bývá často přidán druhý ozubený hřeben na protilehlou stranu pastorku. Tyto hydromotory se využívají pro rozsah pohybu do 180° s účinností 85 – 92% pro variantu s jedním ozubeným hřebenem a 92 – 97% pro variantu s dvěma ozubenými hřebeny. Jelikož jsou velice odolné, používají se často pro těžké práce, jsou také však vhodné, díky konstantnímu výstupnímu momentu, přesnému řízení. Použitím řetězu a dvou řetězových kol, vznikne hydromotor (obr. 23c), který umožňuje výsledný rotační pohyb v rozsahu několika otáček. Prostor hydromotoru je rozdělen přepážkou na dvě části, v nichž se pohybují dva písty lišící se od sebe velikostí. Jedno s ozubených kol je přímo propojeno s výstupním hřídelem a druhé je použito k udržování stálého napětí řetězu. Tlaková kapalina působí při vstupu do hydromotoru na píst s menší plochou a ten se posunuje a otáčí tak ozubenými kolečky. Při přivedení kapaliny na druhý vstup opět působí tlak na menší píst s proto se posouvá zpět. Kroutící moment je konstantní v průběhu celého pohybu a je omezen především možnostmi zatížení řetězu s ozubenými koly. Kyvné hydromotory mají širokou oblast uplatnění. Jsou často využívány v těžkých průmyslech jako jsou např. ocelárny nebo pro různé druhy manipulátorů a materiálem. [11]
Obr. 23 Schémata kyvných hydromotorů.
Strana 31
6
FLASH
6.1
Popis programu a jeho použití
Flash je interaktivní multimediální program, který kombinuje mnoho užitečných nástrojů a tím je určen pro širokou oblast použití. Jeho uplatnění je možné nalézt u jednoduchých, nejčastěji reklamních animací nebo prezentací až po rozsáhlé interaktivní aplikace či kompletní webové stánky.
6.1.1 Výhody a nevýhody Mezi výhody programu FLASH patří určitě jednoduché vývojové prostředí, které neklade velké nároky na uživatele. Vzhledem k použití rozmanitých objektů, jenž umožňují například opakované vkládání již vytvořených objektů je práce rychlejší a výsledná velikost souboru menší. Jednou z hlavních výhod programu je používání vektorové grafiky, která se také značně podepisuje na menších rozměrech výstupních SWF souborů, což má také za následek větší rychlosti nahrávání animace. Další její nespornou výhodou oproti rastrovým formátům jako např. GIF, JPG a PNG je možnost změny rozměrů bez vlivu na kvalitu vykreslení. Vzhledem k tomu že pracuje s proporcionální grafikou není závislý na aktuálním rozlišení a je schopen se přizpůsobit. Mezi další jeho výhody patří široká podpora práce se zvuky a hudbou. Dále je schopen spolupracovat např. s PHP, ASP či JavaScriptem. Důležitou součástí programu a jeho velikým kladem je jednoduchý objektově orientovaný programovací jazyk ActionScript, díky kterému se značně prohlubuje a rozšiřuje pole působnosti programu FLASH. Hlavní nevýhodou je nutnost mít nainstalován plug-in, který umožní přehrávání. Ten je dnes však již součástí většiny internetových prohlížečů a pro starší je možnost bezplatného stažení ze stránek firmy Macromedia. Další nevýhodou je delší doba stahování pokud jsou vytvořeny tímto programem rozsáhlejší internetové stránky. Dále pak špatná podpora internetových vyhledávačů a tlačítek pro navigaci v prohlížečích. [3]
6.2
Základní vlastnosti a prvky programu Macromedia Flash
Způsob kreslení objektů ve Flashi je svým způsobem ojedinělý. Program dává uživateli na výběr několik na první pohled rozdílných kreslících nástrojů. Jejich použitím se získá vektorový objekt, který je plně editovatelný bez ztráty kvality po celou dobu práce s objektem. Každý takto získaný objekt je tvořen obrysem, ohraničením a výplní. Změna tvaru objektu se provádí pouze změnou obrysu, výplň se do objektu generuje automaticky a ohraničení tvoří zvolená čára. Ohraničení ani výplň nejsou u objektů povinné. Objekt může tvořit pouze obrys s ohraničením, ale také samotný obrys s výplní. Změna druhu nebo barvy ohraničení a výplně se dá provádět kdykoli během kreslení. Jak již bylo řečeno používá program Flash vektorovou grafiku, která je méně náročná na datový objem informací o vzhledu obrázku. Je to dáno matematickým vyjádřením každého bodu, křivky nebo plochy. Takto nakreslená křivka je definována souřadnicemi počátečního bodu, vektorem, který určuje směr a zakřivení a koncovým bodem. K této rovnici se ještě přidají informace o tloušťce a barvě čáry. Složitější křivky jsou tvořeny několika jednoduchými v koncových bodech pospojovanými úseky. Podobně jsou definovány i plochy, jejich ohraničení a výplně. Nevýhody tohoto způsobu vykreslení je obtížné definování složitých barevných přechodů a nutnost použití speciálního prohlížeče. [4] Program Flash umožňuje použití i bitmapových obrázků, které jsou tvořeny rastrem bodů, kde každý bod má přesně určenou polohu a barvu. Tento formát se vyznačuje větší velikostí, kterou je však možné snížit ztrátovou kompresí dat což vede ovšem ke zhoršení kvality.
Strana 32
6.2.1 Vrstvy Flash, stejně jako většina současných grafických programů, umožňuje umístit objekty do několika na sobě nezávislých vrstev. Vrstvy usnadňují práci s objekty, a díky tomu, že každý objekt má svoji vlastní vrstvu, je možné jednoduše určovat, který bude navrchu a který naopak vespod. Objekty v různých vrstvách se vzájemně neovlivňují. Dále je možné vytvořit vlastní vrstvy např. pro hudbu, zvuky, kód ActionScriptu, komentáře atd. což zvyšuje celkovou přehlednost při práci s animací. Jednotlivé vrstvy je možné pojmenovat, uzamknout proti úpravě či dočasně skrýt. Na obr.24 je znázorněn příklad použítí vrstev. Jednotlivé obrazce se nalézají v různých vrstvách. Tím je zabezpečeno, že se nebudou navzájem ovlivňovat. Při umístění do jedné vrstvy by se obrazce rozdělily v místech průniku na více částí, což je v některých případech výhodné jindy je však důležité zachovat každý objekt samostatně. Dále je naznačeno uzamčení vrstvy se jménem kruh.
Obr. 24 Ukazka práce s vrstvami.
6.2.2 Objekty a symboly Základní dovedností, kterou musí ovládat každý, kdo chce pracovat ve Flashi, je tvorba objektů. Ve Flashi se vytváření takových objektů příliž neliší od běžných vektorových programů typu Adobe Illustrator, Corel Draw či Macromedia Freehand. Oproti výše jmenovaným disponuje Flash poněkud chudším a jednodušším ovládáním a proto je k vytvoření složitějších objektů, jako spirály, hvězdy a podobně vhodnější používat některý z výše uvedených programů. Vzhledem k tomu, že Flash nabízí k přímé tvorbě pouze základní prvky, jako je např. obdelník a ovál, je nutné využít při tvorbě složitějších tvarů možnosti sjednocení nebo průniku objektů. Pro ještě složitější tvary je možné přímo nakreslit obvodovou křivku, kterou je potom možné editovat pro dosažení požadovaného tvaru různými nástroji jako je například „Subselect tool“.
Obr. 25 Obrazec vytvořený nastrojem „Pencil“ a jeho následná editace pomocí „Subselect tool“. Důležitou součástí programu Flash jsou symboly, které definují jak se bude objekt chovat a k čemu bude určen. Flash rozlišuje tři základní typy symbolů:
6 Flash
Strana 33
Obr. 26 Základní typy symbolů. Movie Clip je základním a nejpoužívanějším prvkem při vytváření animací. Má vlastní časovou osu nezávislou na hlavní časové ose celé animace. Tímto prvkem mohou být vytvořeny vnořené animace, které je možné dle potřeby hlavní animace spouštět či pozastavovat. Button je, jak již název napovídá, určen pro tvorbu tlačítek. Pokud je objekt nastaven jako button má automaticky určené čtyři snímky, které znázorňují čtyři možné stavy tlačítka (Up, Over, Down, Hit). Graphic slouží k uložení vícekrát používaných statických obrázků. Při vytvoření jakéhokoliv symbolu se tento symbol automaticky vloží do knihovny odkud je poté možné ho opakovaně používat bez navýšení velikosti výsledné animace. Při přetáhnutí symbolu z knihovny na scénu animace se vytvoří instance symbolu. Scéna může obsahovat několik instancí od stejného symbolu. Těmto jednotlivým instancím je možné přiřazovat rozdílné vlastnosti. Při editaci symbolu se změny projeví ve všech instancí tohoto symbolu.
6.3
Tvorba aminací v programu Macromedia Flash
Animace je tvořena jednotlivými snímky, které se zobrazují jeden po druhém a vytvářejí tak dojem plynulého pohybu. Podobně je tomu při promítání filmu, kde se využívá nedokonalosti lidského oka rozpoznat jednotlivá okénka filmu. Animovat se může jak již zmíněný pohyb či např. změna barvy, průhlednosti, velikosti nebo tvaru nějakého objektu. Program Flash nabízí dva způsoby, jak vytvářet animace prvním je tvorba animace snímek po snímku a druhý, méně pracnější způsob, se nazývá tweening.
6.3.1 Časová osa Přehrávání animace probíhá po časové ose. Každá vrstva má svoji vlastní časovou osu, která řídí průběh jednotlivých částí animace. Je rozdělena na jednotlivé snímky jejichž postupným přehráváním vzniká animace. Důležitou vlastností je rychlost přehrávaní, která je přednastavena na 12 snímků za vteřinu a lze libovolně měnit. V praxi není důvod zvyšovat rychlost přehráváni na více jak 20 snímků za vteřinu. Nižší hodnota jak přednastavených 12 vede k trhavému pohybu.
Obr. 27 Časová osa animace. Na výše uvedeném obrázku je znázorněna časová osa animace, ve které jsou umístěny objekty přímka, kruh a obdelník. Tento případ ještě není „úplnou animací“, protože se jednotlivé obrazce v průběhu nijak nemění. Pouze se zobrazují a skrývají. Po přehrátí posledního aktivního snímku, což je v tomto případě snímek třicátý, je podle aktuálního nastavení animace buď
Strana 34 pozastavena nebo pokračuje opět od prvního snímku. Jednotlivé objekty jsou do animace vloženy v klíčovém snímku, který je například ve vrstvě pojmenované přímka na desátém snímku. Další snímky první vrstvy již nejsou klíčové pouze udávají v kolika dalších snímcích bude přímka viditelná.
6.3.2 Tvorba animace snímek po snímku Tvorba animace metodou snímek po snímku je velice časově náročná, jelikož se musí vykreslit každý jednotlivý snímek animace. Je vhodná především pro tvorbu obzvláště propracovaných animací, které by se složitě realizovaly jednoduššími metodami, u kterých většinu práce vykonává počítač. Další nevýhodou je vzrůstající velikost výsledného souboru. Každý snímek je jedinečný a proto musí být zvlášť uložen.
Obr. 28 Příklad tvorby animace snímek po snímku. Na výše znázorněném obrázku je patrné, že pro animaci pohybu kruhu metodou snímek po snímku je třeba vytvořit dostatečný počet snímků. Čím větší je tento počet, tím je animace plynulejší.
6.3.3 Tweening Tato metoda má obrovské výhody oproti metodě tvorby animace snímek po snímku a to především ve velké úspoře času potřebného k vytvoření animace. Stačí zadat úvodní a konečné tzv. „klíčové snímky“ animace a Flash sám vytvoří přechod mezi těmito snímky. Touto metodou je možné pohybovat objekty (Motion tweening) nebo měnit jejich tvar (Shape tweening). Jednou ze zajímavých vlastností, kterou můžeme při tomto druhu animací měnit, je vlastnost Easing. Tento parametr je schopen nastavit velikost zrychlení či zpomalení animace v koncových polohách.
6.3.4 Motion tweening Motion tweening je užitečný nástroj pro animace sjednocených objektů, symbolů a textu. Není však vhodný pro změnu tvaru. Metoda je určena především pro pohyb objektů z jednoho místa na jiné, ale může být použita i pro animace změny měřítka, zkosení, rotace či změny barvy nebo průhlednosti. V jedné vrstvě může být animován touto metodou pouze jeden objekt. Pro animaci více objektů je zapotřebí použit více vrstev.
Obr. 29 Příklad tvorby animace pomocí motion tweeningu.
6 Flash
Strana 35
Princip spočívá ve vložení počátečního a konečného klíčového snímku na časovou osu a zvolení možnosti Motion tweening v nastavení animace. Snímky mezi těmito klíčovými snímky vygeneruje počítač a vznikne tak animace. Pokud animace obsahuje rychlé přechody ve smyslu pohybu je třeba vložit další pomocné klíčové snímky, nebo je možné využít vodící vrstvy, která udává křivkou přesnou dráhu objektu. Takto je možné vytvořit při použití pouhých třech klíčových snímku(počáteční + koncový + snímek vodící vrstvy) relativně složitý pohyb.
Obr. 30 Příklad použití vodící vrstvy.
6.3.5 Shape tweening Shape tweening slouží ke změně tvaru obrysu objektu. Lze použít také pro změnu barvy či průhlednosti. Princip tvorby je stejný jako u Motion Tweening s tím rozdílem, že je v nastavení animace zvoleno Shape. Pro kontrolu správného průběhu animace je možné použít Shape Hints. Tato metoda pomocných bodů spočívá v očíslování shodných částí v klíčových snímcích. Tím je ulehčena práce počítači, který snáze pozná požadovaný průběh animace. Na obrázku je znázorněn průběh animace pomocí shape tweeningu, kdy je měněna číslice a její barva. Ve druhém sloupci je použito pomocných bodů a je patrné, že průběh animace je kontrolovanější.
Obr. 31 Tvorba animace pomocí shape-tweeningu.
Strana 36
6.3.6 Masky Maska je zajímavý prvek pomocí kterého lze vytvořit překvapivé efekty. Princip práce spočívá v zakrytí části scény inverzí objektu umístěného v pomocné vrstvě Mask. Jeden nebo více objektů v této vrstvě vytváří masku průhlednosti. Vše mimo tyto objekty zůstává skryto. Maskovací vrstva musí vždy ležet nad vrstvou, která má být zakryta. Maskovat se dá téměř cokoli. Text, symboly, animace snímek po snímku i tweening animace. Jistá omezení jsou akorát u Motion tweeningu s vodící vrstvou, ale i to se dá za jistých okolností obejít.
6.4
Tvorba prezentace hydromotorů
Úkol spočíval ve vytvoření několika animací přímočarých resp. kyvných hydromotorů, v programu Macromedia Flash. Nejprve bylo nutné nastudovat konstrukce hydromotorů a jejich pracovní pohyby. Samotná práce v programu Flash byla rozdělena na tři části a to tvorba: ● ● ●
animací konkrétních hydromotorů, jednoduchého ovládání pro jednotlivé hydromotory, celkové webové prezentace.
6.4.1 Vytvoření animací jednotlivých hydromotorů Nejprve bylo třeba vybrat konkrétní příklady hydromotorů, které by názorně ukazovaly rozdíly v konstrukčním provedení jednotlivých typů. Výběr byl zúžen na oblast přímočarých a kyvných hydromotorů, přičemž byly vybrány následující typy: Přímočaré hydromotory ● ● ● ● ●
jednočinný s pružinou, jednočinný teleskopický, dvojčinný s jednostrannou pístnicí, dvojčinný s oboustrannou pístnicí, dvojčinný bezpístnicový.
Kyvné hydromotory ● ●
s lamelou, s ozubeným hřebenem a pastorkem.
U všech těchto hydromotorů bylo využito podobných principu tvorby animací a proto bude konkrétnější způsob popsán u dvojčinného hydromotoru s jednostrannou pístnicí a u ostatních typů budou popsány pouze odlišnosti v tvorbě. Přímočarý dvojčinný hydromotor s jednostrannou pístnicí: Prvním krokem bylo nakreslení jednotlivých symbolů součástí a jejich rozložení do vrstev. Takto vzniklo pět hlavních vrstev, které obsahovaly válec, píst a masku umístěnou nad dvěma vrstvami tlakové kapaliny.
Obr. 32 Rozvržení vrstev animace hydromotru.
6 Flash
Strana 37
Obr. 33 Rozložení jednotlivých součástí animace bez použití masky. Jelikož je píst při celé dráze pohybu viditelný a není překrýván jinou součástí je mu vyhrazeno místo v nejvyšší vrstvě. Pod touto vrstvou se nachází vrstva obsahující hydraulický válec, kterému byla v částech kde protéká tlaková kapalina vyjmutá výplň, která byla následně použita pro tvorbu masky. Maska slouží ke krytí nejspodnějších vrstev, které tvoří tlaková kapalina. Tím je docíleno, že je kapalina viditelná pouze v místech výřezu výplně ve válci. Tlaková kapalina je rozdělena do dvou částí, aby obklopovala píst z obou stran a zároveň se mohla nezávisle na sobě animovat.
Obr. 34 Maska určující místa ve kterých bude viditelná kapalina. Hlavní pohyb pístu ve válci je proveden pomoci Motion tweeningu, kdy byly vytvořeny tři klíčové snímky. V prvním z nich se píst nachází v počáteční tj. plně zasunuté poloze, ve druhém klíčovém snímku je píst zcela vysunutý a třetí snímek je stejný jako první. Spojením těchto snímků a nastavením animace na Motion tweening vznikl plynulý pohyb pístu mezi počáteční a koncovou polohou.
Obr. 35 Animace hydromotoru při použité masce. Animace tlakové kapaliny je tvořena dvěma instancemi symbolu tlakového vzduchu. Symbol obsahuje svoji vlastní vniřní animaci, která je vytvořena pomocí Shape tweeningu. Ten se skládá z počátečního snímku znázorňujícího kapalinu v nezatíženém stavu(světlejší barva), konečného snímku, který znázorňuje kapalinu při zvýšení tlaku ve válci (tmavší barva) a opět počátečního snímku. Použitím nástroje Shape tweening je docíleno animace plynulého přechodu mezi barvou kapaliny při jejím stlačování. V hlavní animaci jsou jednotlivé instance kapaliny dále animovány pomocí Motion tweeningu, čímž je docílen společný pohyb s pístem. Jak již bylo uvedeno výše jsou instance kapaliny překryty maskou, která zabezpečuje jejich viditelnost pouze v místech jejich skutečného proudění. Při pohybu pístu je pomocí ActionScriptu spouštěna právě ta instance kapaliny, která se nachází na té straně pístu, kde se přivádí tlaková kapalina.
Strana 38 Přímočarý dvojčinný hydromotor s oboustrannou pístnicí: Od předcházející animace se tato liší pouze v provedení pístu a válce a proto vznikla jednoduchou modifikací předešlé animace. Symbol pístu byl upraven zrcadlením pístnice, která tak byla umístěna i na druhou stranu pístu. Dalším krokem bylo vytvoření výstupu pístnice i na druhé straně válce, což bylo provedeno také pomocí zrcadlení. Ostatní součásti animace mohli zůstat zachovány.
Obr. 36 Přímočarý dvojčinny hydromotor s oboustrannou pístnicí. Přímočarý dvojčinný hydromotor bezpístnicový: Animace tohoto hydromotoru se v podstatě z hlediska principu neliší od předchozích typů. Hlavní rozdíl je v konstrukci pístu, jenž nepřenáší tlakovou sílu prostřednictvím pístnice, ale pomocí magnetů. Ty jsou umístěny jak v pístu tak ve vnější části, která se vlivem magnetické síly pohybuje spolu s pístem. Proto bylo nutné překreslit jednotlivé symboly a to především píst. Ten se po úpravě skládá ze dvou částí. Části vnitřní a vnější. Obě jsou umístěny ve společném symbolu, čímž je zajištěno, že není třeba animovat pohyb obou částí zvlašt.
Obr. 37 Přímočarý dvojčinny hydromotor bezpístnicový. Přímočarý jednočinný hydromotor teleskopický: U animace teleskopického hydromotoru bylo třeba nejprve vytvořit nové symboly všech součástí. Hydromotor se skládá z pístnice, vnějšího nehybného válce a dvou vnitřních válců. Každá ze tří pohyblivých součástí je umístěna ve vlastní vrstvě. U této animace nebylo nutné použit masku, protože tlaková kapalina je animována pomocí Shape tweeningu přímo v symbolech jednotlivých válců. Pohyb jednotlivých částí je zajištěn stejně jako u předchozích animací pomocí Motion tweeningu.
Obr. 38 Přímočarý jednočinný hydromotor teleskopický.
6 Flash
Strana 39
Přímočarý jednočinný hydromotor s pružinou: Tato animace vychází z animace přímočarého jednočinného hydromotoru s jednostrannou pístnicí, která je navíc doplněna o vodící pouzdro a pružinu zajišťující vratný pohyb pístu. Pružina se skládá z několika vnořených animací a jelikož má působit dojmem, že je nasunuta na pístnici je rozdělena na dvě hlavní části, přičemž jedna z nich je umístěna nad vrstvou s pístnicí a druhá pod touto vrstvou.
Obr. 39 Přímočarý jednočinny hydromotor s pružinou. Obě tyto části jsou vytvořeny stejným způsobem a skládají se z animace přímočarého posunutí závitů pružiny. Každý závit musí být ve své vlastní vrstvě.
Obr. 40 Animace přímočarého pohybu závitů pružiny. Dále jednotlivé závity obsahují vlastní animací, která zajišťuje jejich natáčení při stlačování pružiny. To je zajištěno také pomocí Motion tweeningu. Pro toto natáčení o několik stupňů bylo nutné přesunout střed otáčení závitu z těžiště na jeden z konců. Především však bylo třeba zvolit stejný počet snímků s animací přímočarého pohybu závitů, aby se jednotlivé pohyby synchronizovaly a celkový pohyb pružiny působil komplexně.
Obr. 41 Animace naklánění jednotlivých závitů pružiny. Kyvný hydromotor lamelový: Tento hydromotor se konstrukčně odlišuje od předchozích typů a proto bylo opět nutné vytvořit všechny symboly. Lamela, která v tomto provedení představuje píst, koná rotační pohyb v rozsahu přibližně 300°. Střed otáčení byl opět přesunut z těžiště do středu otáčení rotačního hřídele. Rotační pohyb byl zajištěn opět pomocí Motion tweeningu, který přímo nabízí možnost rotačního pohybu. Stačí zvolit počáteční a koncovou polohu a vybrat jestli bude pohyb probíhat ve směru hodinových ručiček či proti směru.
Obr. 42 Kyvný hydromotor lamelový.
Strana 40 Komplikace při tvorbě animace tohoto hydromotoru nastaly při řešení problému viditelnosti objektu, který představuje tlakovou kapalinu. Jelikož je kruhový, nebylo možné použít i kruhovou masku pohybující se jako u předchozích animací pomocí Motion tweeningu, protože by odkrývala i momentálně neviditelné části kapaliny.
Obr. 43 Počáteční a konečná fáze průběhu animace při zobrazování kapaliny. Z tohoto důvodu bylo třeba vykreslovat masku snímek po snímku, což zvýšilo jak čas potřebný pro vytvoření této animace tak velikost výsledného souboru. Při pohybu lamely je v každém dalším snímku maska dokreslována, aby pokrývala celou plochu viditelné kapaliny a při zpětném pohybu pístu je opět umazávána.
Obr. 44 Počáteční a konečná fáze vykreslování masky snimek po snímku. Kyvný hydromotor s ozubeným hřebenem a pastorkem: Hlavními částmi tohoto hydromotoru jsou ozubený hřeben a pastorek. Hřeben koná vlivem tlakové síly kapaliny přímočarý pohyb, který je prostřednictvím ozubeného převodu transformován na rotační pohyb v rozsahu 360°. Po vytvoření nových symbolů jednotlivých součástí bylo především potřeba spojit pohyby dvou hlavních součástí. Přímočarý pohyb hřebene je zajištěn pomocí Motion tweeningu. Rotační pohyb pastorku je také stejně jako u lamelového hydromotorů proveden Motion tweeningem. Zuby hřebene a pastorku mají stejný tvar. Při přesunutí ozubeného hřebene do druhé polohy je pastorek otočen o 360° čímž vzniká dojem, že jsou zuby ve stálém záběru.
Obr. 45 Kyvný hydromotor s ozubeným hřebenem a pastorkem.
6 Flash
Strana 41
6.4.2 Vytvoření jednoduchého ovládání hydromotorů Pro ovládání hydromotrů bylo zapotřebí vytvořit novou animaci, která by zajišťovala přehrávání pohybu hydromotorů a umožňovala zobrazit jejich popis součástí. Hlavním prvkem tedy je již dříve vytvořená animace hydromotoru vložená jako Movie Clip. Ovládání tohoto clipu, prostřednictvým ActionScriptu, je zajištěno dvěma tlačítky, která znázorňují přivedení tlakové kapaliny na vstup. Při stisknutí příslušného tlačítka je animace přehrána a píst se přesune do určené polohy.
Obr. 46 Ovládání animace hydromotoru. Třetím tlačítkem je zobrazován popis součástí. Ten je umístěn ve vlastním Movie clipu na druhem snímku. Při spuštění animace je tento klip pozastaven na prvním prázdném snímku a až při stisknutí tlačítka je přesunut na snímek druhý, čímž je zobrazen popis. Pro zvýšení přehlednosti jsou přidány dvě animované šipky. Jedna z těchto šipek značí přivedení tlakové kapaliny a zobrazuje se u příslušného vstupu při přehrávání animace. Druhá představuje tlakovou sílu působící na píst. Nakonec byla animace doplněna o název příslušného hydromotoru, popis tlačítek a pozadí.
Obr. 47 Ovládání animace hydromotoru – zobrazení popisu součástí.
Strana 42
6.4.3 Webová prezentace hydromotorů Cílem této části bylo vytvoření prezentace, která by umožňovala seznámení s jednotlivými druhy hydromotorů a také zobrazení výše uvedených animací. Vzhledem k tomu, že všechna dosavadní práce probíhala v programu Flash, byla i prezentace kompletně vytvořena v tomto programu. Hlavní menu tvoří Movie Clip, který obsahuje čtyři tlačítka, představující možné volby zobrazení jedné ze tří skupin hydromotorů resp. úvodu. Stisknutím tlačítka v hlavním menu je ovlivněn obsah druhého Movie Clipu. Ten se skládá ze čtyř snímků. Při spuštění prezentace je zobrazen první snímek, ve kterém se nachází úvod k hydromtorům, jejich rozdělení a funkce. Další tři snímky obsahují rozdělení konkrétní skupiny hydrmotorů, které je zobrazeno při stisku odpovídajícího tlačítka v hlavním menu.
Obr. 48 Hlavní menu prezentace hydromotorů. Další možností prezentace je zobrazení popisu jednotlivých hydromotorů a u některých typů je možné nahlédnout na obrázek nebo na výše vytvářené animace. Zobrazení těchto možností se provádí tlačítky, které jsou pro jednotlivé funkce odlišeny barvou. Popis hydromotorů je umístěn ve speciálním Movie Clipu. Ten se při spuštění nachází na prvním prázdném snímku, tím je zajištěno že není viditelný. Při stisknutí tlačítka je zobrazen konkrétní snímek, který obsahuje popis právě zvoleného hydromotoru. Na stejném principu je založeno i zobrazování obrázků, které se také nacházejí ve vlastním Movie Clipu. Náhled na vytvořené animace je zajištěn pomocí ActionScriptu funkcí LoadMovie. Tato funkce slouží pro načítání externích animací. Ty jsou umístěné ve stejném adresáři jako vlastní prezentace. Načtení se provede do požadované prázdné vrstvy, a stisknutím tlačítka, které je zobrazeno spolu a animací je možné poté tuto vrstvu opět vymazat. Posledním krokem tvorby prezentace je její vložení do webové stránky vytvořené v HTML. Flash tuto funkci přímo podporuje a sám vytvoří HTML kód, který načítá externí Flashovou aplikaci uloženou ve standardním formátu s příponou SWF. Poté je však třeba nutné dbát na to, aby byly přenášeny všechny soubory potřebné pro chod prezentace, nikoliv jenom soubor s kódem HTML ale i soubor prezentace a soubory jednotlivých animací hydromotorů.
6 Flash
Strana 43
Obr. 49 Prezentace hydromotorů při zobrazeném obrázku a popisu pístového hydromotoru.
Strana 45
7
ZÁVĚR
Cílem bakalářské práce bylo vytvoření interaktivních schémat hydromotorů, které by sloužily ke zkvalitnění výuky předmětu CPT. Při získávání informací při počátečním nastudování problematiky hydromotorů byly jednak využity knihy mnohdy vydané před několika desítkami let zabývající se touto tématikou, ale především i aktuální katalogy a internetové stránky firem vyrábějících hydraulické zařízení. Při porovnání jednotlivých zdrojů informací je zřejmé, že vývoj hydraulických mechanismů a tím i hydromotorů se značně posunul kupředu, ale na druhé straně některé principy jsou využívány od samého počátku a mnoho typů hydromotorů se i přes dlouhou dobu svého využití nezměnilo. Je zřejmé, že vývoj hydromotorů, a to především v kombinaci s elektronikou, bude nadále pokračovat a oblast možného využití těchto mechanismů dále rozšiřovat. Volba prostředí programu Macromedia Flash se pro tvorbu animací hydromotorů ukázala jako správná. Tento program není příliš náročný na zkušenosti uživatele a již po krátké době je možné vytvářet plnohodnotné animace. Po počátečním seznámením s programem mohla být zahájena tvorba animací hydromotorů přičemž postupným získáváním zkušeností se jednotlivé postupy a principy dále zdokonalovaly a tím se optimalizovala doba tvorby i kvalita výsledných animací. Přidáním jednoduchého ovládání animací, které v podstatě řídí činnost hydromotorů je zvýšena celková přehlednost a názornost principu práce těchto mechanismů. Vzhledem k možnosti využití jednoduchého programovacího jazyka, který nabízí program Flash, byla celková prezentace hydromotorů vytvořena kompletně v tomto programu. Prezentace nabízí jak možnost nahlédnutí na jednotlivé vytvořené animace tak i možnost zobrazení popisu jednotlivých typů hydromotorů čímž je zajištěno komplexní získání informací o těchto hydraulických mechanismech.
Strana 47
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] Prokeš, J. Hydraulické pohony. 1. vydání. 1957. 275 s. [2] Prokeš, J. Hydraulické a pneumatické mechanismy. 1. vydání. 1988. 275 s. [3] Pivoňka, J. Tekutinové mechanismy. 1987. 624 s. Praha: SNTL. [4] Fotr, J.; Schneider, Z. FLASH 5 pro grafiky a tvůrce webu. 1. vydání. Praha: Computer Press. 2000. 197 s. ISBN 80-7226-415-X. [5] Kerman, F. Action Script ve Flashi. 1. vydání. Praha: Computer Press. 2002. 507 s. ISBN 807226-615-2. [6] Kristian, P. Úvod do tvorby animací. 2001. 80 s. ISBN 80-86097-61-7. [7] Reinhardt, R.; Lentz, J. W. Flash 5 Bible. 2001. 1324 p. ISBN 0471746762. [8] Reinhardt, R.; Dowd, S. Macromedia Flash 8 Bible. 2006. 1322 p. ISBN 0471746762. [9] Škopán, M. Hydraulické pohony strojů. Brno 2004. [PDF dokument]. Vysoká škola technická v Brně, Fakulta strojního inženýrství. [cit. 22.5. 2007]. Dostupný z: http://www.ite.fme.vutbr.cz/cs/studium/opory [10]Flieger, J.; Vyšín, M. Hydraulické a pneumatické mechanismy. Brno 2004. [PDF dokument]. Vysoká škola technická v Brně, Fakulta strojního inženýrství. [cit. 22.5. 2007]. Dostupný z: http://www.uvssr.fme.vutbr.cz/opory/fluidni/hydropneu.pdf [11]Rotary actuators [online]. [cit. 22.5.2007 ]. Dostupný z:
[12]Hydraulic motors [online]. [cit. 22.5.2007 ]. Dostupný z: [13]Tom Wheeler. Flash usability [online]. 09/18/2001. [cit. 22.5.2007 ]. Dostupný z: [14]Milan Soukup. Základ péče o hydraulické oleje [online]. [cit. 22.5.2007]. Dostupný z: [15]Firemní literatura a katalogy společnosti PARKER Hydraulics. [16]Firemni literatura a katalogy společnosti EATON. [17]Firemni literatura a katalogy společnosti HYKOM Hydraulics.
